CN219421224U - 一种用于极端温度下使用的温控箱及监测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于极端温度下使用的温控箱及监测设备，箱体腔内安装有物联网温度控制装置和中部保温层，中部保温层在箱体腔内四周包围形成保温空间，所述物联网温度控制装置位于保温空间内，中部保温层上预留有换气通道；箱体上具有内通风口和空气循环开关装置，内通风口通过换气通道与保温空间相连通实现箱体内外空气的换热，物联网温度控制装置连接并控制空气循环开关装置对内通风口进行开启或关闭换热以调整箱体内的温度。本产品有效且同时解决了极寒或极热地区安装物联网监测的前端数据采集传感器或监测设备所遇到的环境温度问题，通过控制功能可对传感器、监测设备所处的环境温度进行有限度的控制，扩大物联网监测产品覆盖与普及。

Description

一种用于极端温度下使用的温控箱及监测设备

技术领域

本实用新型涉及一种温控箱，尤其涉及一种用于极端温度下使用的温控箱及监测设备。

背景技术

传感器或设备一般工作范围是-40℃-85℃之间，低于或接近于-40℃，高于或接近于85℃无法保证传感器或设备正常工作，而这个温度范围远离正常室温25℃，属于极端温度，极端温度出现极寒或极热天气，比如纬度较高的地区冬季室外环境温度可达到-40℃以下。

随着物联网的发展，应用于不同场合下各种各样的物联网监测设备逐渐增多，这些设备很多是安装在野外，承受着极寒或极热天气。目前，通常采用加装保温棉等保温措施应对极寒天气，采用通风口通风，加速空气循环措施应对高温天气，即根据当地实际环境，采用保温或通风的单一保护措施，应用极端寒冷或极端炎热天气。比如，在极端寒冷地区，通过加装保温棉或严格密封达到保暖的目的。但是，像这种单一措施只能针对某一种环境使用，加装保温棉的同时，也会在天气变热的时候增加传感器或监测设备的承受高温度，除非这种高温能被接受，否则这样的措施将无法使用。所以，单一保护措施只能在适合的条件下有限制的使用，也大大限制了该措施的使用范围，影响物联网覆盖与普及。

实用新型内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本实用新型提供了一种用于极端温度下使用的温控箱及监测设备。

为了解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种用于极端温度下使用的温控箱，它包括箱体，箱体腔内安装有物联网温度控制装置和中部保温层，中部保温层在箱体腔内四周包围形成保温空间，所述物联网温度控制装置位于保温空间内，中部保温层上预留有换气通道；

箱体上具有内通风口和空气循环开关装置，内通风口通过换气通道与保温空间相连通实现箱体内外空气的换热，物联网温度控制装置连接并控制空气循环开关装置对内通风口进行开启或关闭换热以调整箱体内的温度。

进一步地，箱体为外壳配合底部密封盖板、上密封盖共同安装形成的一体式结构。

进一步地，中部保温层包括沿着外壳的内壁、沿着上密封盖的下表面、沿着固定限位底板的上表面紧贴设置的隔热棉，紧贴设置在固定限位底板的隔热棉上预留有至少两个换气通道。

进一步地，物联网温度控制装置包括控制硬件设施的电子控制电路，硬件设施为风扇、加热片以及气缸，电子控制电路具有作为电气控制核心的微控制单元，用于测量箱体内温度的数字温度传感器，连接在微控制单元和风扇之间用于控制风扇开启/关闭的第一继电器，连接在微控制单元和加热片之间用于控制加热片开启/关闭的第二继电器；自动控制芯片，连接在微控制单元和气缸之间用于控制气缸动作的自动控制芯片；连接在微控制单元具备远程控制功能的4G模块，为整个控制电路提供电力供应电源模块，采集电源模块的电源电压以监测供电电源电压升降情况的电源电压采集模块，存储各项数据备份使用的存储模块，读取或发送数据的RS485模块，以及，集成所有电路板与外部的连接的外部接口。

进一步地，底部密封盖板的下方连接有支架，固定限位底板和底部密封盖板被隔热支柱所垫高，形成垫高区。

进一步地，数字温度传感器可测量出的温度变化范围为-55℃～125°C。

进一步地，风扇的旁侧设有散热片，外壳的侧面设有一个可快速插拨的外部电源插头，外部电源插头连接在外部接口上，在底部密封盖板上预留若干个管材预留孔，在顶部的上密封盖上，设有预留天线接口，数字温度传感器通过一个横向的第一支架和两个竖向的第二支架所夹持，并且通过第一支架连接在固定限位底板上。

进一步地，空气循环开关装置位于垫高区内对固定限位底板上的内通风口进行开启或关闭，包括可旋转地连接在固定限位底板上的内通风口盖片，内通风口盖片的一端铰接有传动件，传动件的一端铰接在气缸的输出端上。

进一步地，内通风口盖片与内通风口完全重合时，内通风口盖片与位置传感器相抵，位置传感器连接微控制单元并将检测到信号传输给微控制单元。

一种监测设备，采用用于极端温度下使用的温控箱。

本实用新型公开了一种用于极端温度下使用的温控箱及监测设备，适用两种极端温度使用的具备远程监控功能的监测设备，有效且同时解决了极寒或极热地区安装物联网监测的前端数据采集传感器或监测设备所遇到的环境温度问题，通过控制功能可对传感器、监测设备所处的环境温度进行有限度的控制，满足设备运行需要，更好地发挥物联网对环境监测等方面的作用，具有很大的应用价值。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构拆解示意图。

图2为图1圈中部分结构放大示意图。

图3为本实用新型电气原理示意图。

图中：1、外壳；2、换气通道；3、底部密封盖板；4、外通风口；5、支腿；6、隔热支柱；7、固定限位底板；8、上密封盖；9、隔热棉；10、内通风口盖片；11、传动件；12、气缸；13、位置传感器；14、外部电源插头；15、管材预留孔；16、天线接口；17、风扇；18、散热片；19、第一支架；20、第二支架；21、内通风口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示的用于极端温度下使用的温控箱，具有以下几个部分：

外部保护装置，包括一个内部中空且上下端部具有开口的外壳1，外壳1的下端开口处匹配安装有底部密封盖板3，底部密封盖板3用于对下端开口形成密封，底部密封盖板3上开设有用于换热的外通风口4，底部密封盖板3的下方连接有用于支撑外部保护装置的支腿5，底部密封盖板3与支腿5的连接方式是利用四个隔热支柱6并通过每个隔热支柱下端的螺栓相紧固，隔热支柱的上端共同安装有固定限位底板7，固定限位底板7上开设有用于换热的内通风口21，固定限位底板7和底部密封盖板3被隔热支柱所垫高，形成垫高区，内通风口21和外通风口4通过垫高区连通，外壳1的上端开口处匹配安装有上密封盖8，上密封盖8用于对上端开口形成密封。外壳1配合底部密封盖板3、上密封盖8形成箱体，以上，外壳1、底部密封盖板3、上密封盖8均为钣金件，并且部件之间通过螺丝相连接。

中部保温层，包括沿着外壳1的内壁、沿着上密封盖8的下表面、沿着固定限位底板7的上表面紧贴设置的隔热棉9，隔热棉9在箱体腔内四周包围形成保温空间，沿着固定限位底板7上表面紧贴设置的隔热棉上预留有换气通道2，换气通道至少有两个，用于将保温空间内的气体与外界空气进行交换；隔热棉9的厚度为2-3CM，采用的材质为高密度橡塑板保温隔音棉并通过发泡胶粘贴，作用是有效阻止外部保护装置内外温度的交换，达到保温的目的。

物联网温度控制装置，采用电子控制电路配合控制各项硬件设施的启停，达到温度控制的目的，具体的，如图3所示的各项硬件设施包括风扇、加热片以及气缸，其中，风扇具有两组；电子控制电路包括：作为电气控制的核心并且负责数据采集、运算、控制的微控制单元(简称MCU)；连接在MCU上的数字温度传感器，该传感器采用的型号为DS18B20，该型号的数字温度传感器能够实时测量出-55℃～125℃温度变化，用于测量外部保护装置内的温度，并由MCU实时读取所测温度；第一继电器，连接MCU和风扇，MCU通过第一继电器开启或关闭风扇；第二继电器，连接MCU和加热片，MCU通过第二继电器开启或关闭加热片；自动控制芯片，连接MCU和气缸，MCU通过自动控制芯片控制气缸动作，该芯片是一款运动控制芯片可采用的型号为MCX312，但不限于上述方式；4G模块，4G模块与MCU连接，由MCU控制并将所需的数据无线传输到远程服务器，或将远程指令接收并传送到MCU，也因此具备了远程控制功能；电源模块，为整个控制电路提供电力供应，可以由外部太阳能供电系统供电，输入电压为12V；电源电压采集模块，通过设置分压电路，采集电源模块的电源电压，以监测供电电源电压升降情况，远程掌握能源供应状态；存储模块，连接在MCU上根据实际需要，存储各项数据备份使用；RS485模块，作为RS485通讯模块，与外部同样为RS485的各项设备连接，读取或发送数据；外部接口，集成所有电路板与外部的连接，包括电源、风扇、加热片以及气缸。以上，微控制单元、数字温度传感器、第一继电器、第二继电器、自动控制芯片、4G模块、电源模块、电压采集芯片模块、存储模块、RS485模块均为市售芯片或者元器件，具体电路控制通过是控制代码实现的，属于现有技术，因此不做赘述。

空气循环开关装置，位于垫高区内对固定限位底板上的内通风口进行开启或关闭的开关装置，具体的，如图2所示的包括可旋转地连接在固定限位底板上的内通风口盖片10，内通风口盖片10受力旋转至与内通风口21完全重合时可形成对内通风口21的密封，内通风口盖片10的一端铰接有传动件11，传动件11的一端铰接在气缸12的输出端，启动气缸带动传动件，通过推拉作用使内通风口盖片在内通风口上开启或闭合，为了能保证内通风口完全密封时气缸行程停止，在内通风口盖片10与内通风口21完全重合时的位置上设置有位置传感器13，位置传感器13将检测到信号传输给MCU，MCU通过自动控制芯片控制气缸动作。本实施例中，内通风口有两个，对应设置两个内通风口盖片。该装置实际上就是对底部密封盖板上的两个内通风口闭合进行控制。当箱内温度达到设置的阀值时，比如60℃，需要降温时，物联网温度控制装置的MCU会指令气缸工作，打开内通风口盖片，使内通风口与外部空气相通，同时风扇启动，风扇17的旁侧设有散热片18，加速提升箱体内温度，使内部空气循环起来，降低内部的温度。除降温外，通风孔均处于关闭状态，阻止内部空气与外部空气进行热交换，特别是低温状态下，可有效阻止内部温度降低，配合加热片与散热片的启运，以提高箱体内温度。

此外，数字温度传感器通过一个横向的第一支架19和两个竖向的第二支架20所夹持，并且通过第一支架19连接在固定限位底板7上。外壳的侧面设有一个可快速插拨的外部电源插头14，外部电源插头连接在外部接口上，为外部电源接入内部的唯一通道，在底部密封盖板上预留若干个管材预留孔15，为箱体内部提供必要的管线、数据输出通道。在顶部的上密封盖上，设有预留天线接口16，可以根据传感器或监测设备的需求，安装外部天线，比如4G天线、GPS定位天线等。

本实用新型的工作原理是在微控制单元的统一指挥下，根据数字温度传感器检测到外部保护装置箱体内的温度，电源电压采集模块采集到的供电电压情况、远程设置的温度控制参数等，通过第一继电器控制风扇、第二继电器控制加热片、自动控制芯片控制气缸传动内通风口处的盖片，达到温度控制的目的。

具体来说：当低温达到预设控制值一，比如-30℃时，微控制单元通过第一继电器开启风扇，通过第二继电器开启加热片，内通风口默认关闭状态，加热并循环，提高箱体内温度，当温度提高到预设控制值二，比如-10℃时，加热片停止加热与风扇停止转动，利用箱体内的保温层与箱体的密闭性特征保持箱内温度，直到温度再次降到-30℃时，再次开启加热设施。当高温达到预设控制值三，比如80℃时，微控制单元通过自动控制芯片控制气缸传动内通风口处的盖片打开内通风口，同时通过第一继电器开启风扇，使箱内与箱外温度进行循环，降低箱内温度，当温度降低到预设控制值四，比如60℃时，停止空气循环，直到温度再次升至80℃时，再次开启空气循环。

综上所述，本实用新型具有几下几个优点：

(1)一体化集成安装，物联网温度控制装置等均固定在箱体内，箱体通过底部支架螺丝固定安装即可，不需要对传感器或监测设备再另行加装保护装置。

(2)利用有限温控概念更加贴合实际，实现高温或者低温极端温度下的温控。所谓“有限温控”，即对温度的控制是粗略的、一定范围内的控制。比如，设置最高温度阀值为60℃时，当箱体内温度达到该值时，开户通风孔与风扇，使内外温度对流，使温度保持在低于60℃的状态即可，可设置在50℃时停止风扇工作，局部控温以节约风扇能耗。再比如，设置最低温度阀值为-30℃，当箱内温度降低到该值时，启动加热片，通过散热片与风扇工作，以提升箱体内温度，当箱体内温度达到-20℃时，停止制热，通过物理保温措施维持箱体内温度。这样，就相当于箱体内温度始终在-30℃与60℃之间，而通常工业级传感器使用温度在-40℃至85℃之间，通过温度使工作温度远离极限值，既保证内部的传感器或监测设备正常工作，又不致于对温度控制要求过高耗用过多的电能，配套更多的供电设备。

(3)远程监测与控制功能。

箱体内温度、各部件运转状态都能通过4G模块无线远传到服务器，使用户可以实时掌握箱体内环境参数与状态。当存在温度控制阀值设置不合理时，可以随时远程重新设置阀值，更改箱体运行机制，使之更加适应当地环境。实现了物联网设备在极端温度环境中覆盖与普及。

上述实施方式并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于极端温度下使用的温控箱，其特征在于：它包括箱体，箱体腔内安装有物联网温度控制装置和中部保温层，中部保温层在箱体腔内四周包围形成保温空间，所述物联网温度控制装置位于保温空间内，中部保温层上预留有换气通道；

所述箱体上具有内通风口和空气循环开关装置，内通风口通过换气通道与保温空间相连通实现箱体内外空气的换热，物联网温度控制装置连接并控制空气循环开关装置对内通风口进行开启或关闭换热以调整箱体内的温度。

2.根据权利要求1所述的用于极端温度下使用的温控箱，其特征在于：所述箱体为外壳配合底部密封盖板、上密封盖共同安装形成的一体式结构。

3.根据权利要求2所述的用于极端温度下使用的温控箱，其特征在于：所述中部保温层包括沿着外壳的内壁、沿着上密封盖的下表面、沿着固定限位底板的上表面紧贴设置的隔热棉，紧贴设置在固定限位底板的隔热棉上预留有至少两个换气通道。

4.根据权利要求3所述的用于极端温度下使用的温控箱，其特征在于：所述物联网温度控制装置包括控制硬件设施的电子控制电路，硬件设施为风扇、加热片以及气缸，电子控制电路具有作为电气控制核心的微控制单元，用于测量箱体内温度的数字温度传感器，连接在微控制单元和风扇之间用于控制风扇开启/关闭的第一继电器，连接在微控制单元和加热片之间用于控制加热片开启/关闭的第二继电器；自动控制芯片，连接在微控制单元和气缸之间用于控制气缸动作的自动控制芯片；连接在微控制单元具备远程控制功能的4G模块，为整个控制电路提供电力供应电源模块，采集电源模块的电源电压以监测供电电源电压升降情况的电源电压采集模块，存储各项数据备份使用的存储模块，读取或发送数据的RS485模块，以及，集成所有电路板与外部的连接的外部接口。

5.根据权利要求4所述的用于极端温度下使用的温控箱，其特征在于：所述底部密封盖板的下方连接有支架，固定限位底板和底部密封盖板被隔热支柱所垫高，形成垫高区。

6.根据权利要求4所述的用于极端温度下使用的温控箱，其特征在于：所述数字温度传感器可测量出的温度变化范围为-55℃～125℃。

7.根据权利要求4所述的用于极端温度下使用的温控箱，其特征在于：所述风扇的旁侧设有散热片，外壳的侧面设有一个可快速插拨的外部电源插头，外部电源插头连接在外部接口上，在底部密封盖板上预留若干个管材预留孔，在顶部的上密封盖上，设有预留天线接口，数字温度传感器通过一个横向的第一支架和两个竖向的第二支架所夹持，并且通过第一支架连接在固定限位底板上。

8.根据权利要求5所述的用于极端温度下使用的温控箱，其特征在于：所述空气循环开关装置位于垫高区内对固定限位底板上的内通风口进行开启或关闭，包括可旋转地连接在固定限位底板上的内通风口盖片，内通风口盖片的一端铰接有传动件，传动件的一端铰接在气缸的输出端上。

9.根据权利要求8所述的用于极端温度下使用的温控箱，其特征在于：所述内通风口盖片与内通风口完全重合时，内通风口盖片与位置传感器相抵，位置传感器连接微控制单元并将检测到信号传输给微控制单元。

10.一种监测设备，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的用于极端温度下使用的温控箱。